DE102017204260A1 - Wasser-Speichervorrichtung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wasser-Speichervorrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einem Speicherbehälter für Wasser, welches für eine Zufuhr zu einem Antriebsaggregat oder für dessen Schadstoffnachbehandlung oder zu einem Energiewandler des Fahrzeugs im Fahrzeug mitgeführt wird, und ist gekennzeichnet durch eine Destillationsvorrichtung für das mitgeführte Wasser, welche zumindest anteilig aus einem Abwärmestrom des Antriebsaggregats gespeist ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Wasser-Speichervorrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einem Speicherbehälter für Wasser, welches für eine Zufuhr zu einem Antriebsaggregat (des Kraftfahrzeugs) oder für dessen Schadstoffnachbehandlung oder zu einem Energiewandler des Fahrzeugs im Fahrzeug mitgeführt wird. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die
US 6,698,387 B1 und dieDE 10 2014 222 464 A1 verwiesen. - Um das Betriebsverhalten einer als Fahrzeug-Antriebsaggregat fungierenden Brennkraftmaschine zu verbessern, kann zumindest in ausgewählten Betriebspunkten eine geringe Menge von Wasser in deren Brennräume (entweder direkt oder indirekt durch Einspritzung in den Ansaugtrakt) eingebracht werden. Wasser kann in einem Kraftfahrzeug aber auch für einen günstigen Betrieb einer Brennstoffzelle (als Energiewandler für Wasserstoff zu elektrischer Energie) benötigt werden oder zur on-board-Erzeugung bspw. eines Reduktionsmittels für die Abgasnachbehandlung an einer als Fahrzeug-Antriebsaggregat fungierenden Brennkraftmaschine.
- Für sämtliche beispielhaft genannten Anwendungsfälle wird demineralisiertes Wasser benötigt, um Schäden an der Einspritzanlage für das Wasser oder in den Brennräumen der Brennkraftmaschine oder an anderen Komponenten, welche mit dem Wasser in Kontakt kommen, zu verhindern. So ist es bspw. bekannt, das für die Zufuhr in die Brennräume einer Brennkraftmaschine vorgesehene Wasser einem vorhergehendem Umkehrosmose-Prozess zu unterwerfen.
- Soweit bislang Kraftfahrzeuge in Serie sind, welche Wasser zu einem der eingangs genannten Anwendungszwecke mit sich führen, ist für dieses Wasser ein Speicherbehälter vorgesehen, der mit geeignet vorbehandeltem, d.h. demineralisierten, oftmals auch mit destilliertem Wasser befüllt wird. Allerdings steht solches Wasser nicht zu jedem Zeitpunkt bspw. an Tankstellen, wo der Speicherbehälter zusätzlich zum Kraftstofftank des Fahrzeugs neu befüllt werden könnte, zur Verfügung.
- Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Die Lösung dieser Aufgabe ist für eine Wasser-Speichervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch eine Destillationsvorrichtung für das mitgeführte Wasser gekennzeichnet, welche zumindest anteilig aus einem Abwärmestrom des Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs gespeist ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
- Anstelle einer bekannten Umkehr-Osmose zur on-board-Erzeugung von demineralisiertem Wasser wird vorliegend die Destillation von mitgeführtem mineralhaltigem Wasser, insbesondere Leitungswasser, vorgeschlagen, wobei die für den Destillationsprozess bzw. die Destillation, bei welchem/welcher es sich bekanntlich um ein thermisches Trennverfahren handelt, benötigte Energie bzw. Wärme zumindest anteilig aus der ohnehin zur Verfügung stehenden Abwärme des Fahrzeug-Antriebsaggregats bezogen wird. Vorteilhafterweise wird somit keine zusätzliche Energie benötigt, bzw. es kann zumindest der Großteil der für den Destillationsprozess benötigten Energie aus bereits vorhandener Abwärme gewonnen werden - es ist jedoch auch möglich, eine geringe (ggf. zusätzliche) elektrische Energiezufuhr vorzusehen, insbesondere wenn aufgrund besonderer Randbedingungen die aktuell vorhandene Abwärme nicht ausreicht, einen aktuell benötigten Energiebedarf für eine Destillation zu decken.
- An Abwärme seitens des Fahrzeug-Antriebsaggregats steht zum einen ein Kühlmittelstrom für dasselbe zur Verfügung, wobei in diesem Zusammenhang auch durch einen Kühlmittelstrom gekühlte elektrische Energiespeicher im Fahrzeug, welche ein elektromotorisches Antriebsaggregat versorgen, unter dem Begriff des Antriebsaggregats subsummiert werden. Insbesondere jedoch trägt ein solcher Kühlmittelstrom bei Brennkraftmaschinen (als Antriebsaggregate) eine ausreichende Wärmemenge mit ausreichend hoher Temperatur für eine Destillation von Leitungswasser oder dgl. in sich. Besonders hohe Temperaturen und Energiemengen können weiterhin aus einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine abgegriffen werden. Entsprechende Leitungen, welche zumindest eine Teilmenge des Kühlmittelstromes oder des Abgasstromes in sich führen, können hierfür vorzugsweise wärmetauscherartig, wie bspw. mäanderförmig, durch einen (ersten) Bereich der Wasser-Speichervorrichtung bzw. durch einen Teil-Behälter derselben, in welchem sich mineralhaltiges Wasser befindet, hindurchgeführt sein. In diesen Teilbehälter kann ein Nutzer des Fahrzeugs bei Bedarf, d.h. wenn dieser (erste) Teil-Behälter nicht mehr vollständig befüllt ist, vorzugsweise übliches Leitungswasser nachfüllen.
- Um auf einfache Weise das Destillat zu gewinnen und in einem zweiten Bereich oder zweiten Teil-Behälter der Wasser-Speichervorrichtung zwischenspeichern zu können, von welchem aus es dann seiner eigentlichen Bestimmung zugeführt wird, kann vom ersten Bereich der Wasserspeichervorrichtung, in welchem ein Wärmetausch mit dem Abwärmestrom des Antriebsaggregats erfolgen kann, in Vertikalrichtung oben liegend eine Abfuhrleitung für Wasserdampf abzweigen. Über diese Abfuhrleitung wird dann der im ersten Bereich durch die Wärmezufuhr erzeugte (und dabei demineralisierte) Wasserdampf, welcher bekanntlich gegen die Schwerkraft ansteigt, abgeführt, und zwar in einen zweiten Bereich, der für eine Ansammlung von destilliertem Wasser vorgesehenen ist.
- Weiterhin wird vorgeschlagen, die soeben genannte Abfuhrleitung zumindest bereichsweise zum zweiten Bereich (oder zweiten Teil-Behälter) hin abfallend, d.h. in Vertikalrichtung betrachtet zumindest abschnittsweise nach unten zu führen, um eine sichere Ansammlung im zweiten Bereich zu gewährleisten. Dabei ist anzustreben, dass spätestens im zweiten Teil-Behälter eine Kondensation des aus dem ersten Bereich abgeführten Wasserdampfes erfolgt, um das destillierte Wasser sicher im sog. zweiten Bereich einer erfindungsgemäßen Wasserspeicher-Vorrichtung sammeln zu können. Idealerweise erfolgt diese Kondensation bereits in der genannten Abfuhrleitung in oder stromab deren vorstehend genannten nach unten geführten Abschnitt. Zur Sicherstellung der gewünschten Kondensation kann diese Abfuhrleitung einen sog. Wärmetausch-Abschnitt für eine Wärmeabgabe an ein anderes Medium aufweisen, so dass der durch diesen Abschnitt geführte Wasserdampf bspw. durch die diesen Abschnitt umgebende Umgebungsluft abgekühlt wird.
- Wenn vorstehend von bspw. Leitungswasser gesprochen wurde, welches einer Destillation unterworfen wird, um danach bestimmungsgemäß verwendet zu werden, können selbstverständlich auch alternative hier sog. Wasser-Quellen zum Einsatz kommen, deren Wasser vor der bestimmungsgemäßen Verwendung in analoger Weise demineralisiert oder destilliert wird. Möglich ist hierbei die Verwendung von Regenwasser oder von anderer Stelle im Fahrzeug so bspw. am Wärmetauscher einer Klimaanlage, gewonnenem Kondensat. Dabei kann das Regenwasser vorzugsweise jeweils in einem Bereich unterhalb der Frontscheibe und der Heckscheibe eines Personenkraftwagens (als Kraftfahrzeug) aufgefangen und in einem hier sog. ersten Bereich der Wasserspeicher-Vorrichtung gesammelt werden.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- US 6698387 B1 [0001]
- DE 102014222464 A1 [0001]
Claims (5)
- Wasser-Speichervorrichtung in einem Kraftfahrzeug mit einem Speicherbehälter für Wasser, welches für eine Zufuhr zu einem Antriebsaggregat oder für dessen Schadstoffnachbehandlung oder zu einem Energiewandler des Fahrzeugs im Fahrzeug mitgeführt wird, gekennzeichnet durch eine Destillationsvorrichtung für das mitgeführte Wasser, welche zumindest anteilig aus einem Abwärmestrom des Antriebsaggregats gespeist ist.
- Wasser-Speichervorrichtung nach
Anspruch 1 , wobei eine zumindest einen Teil des Kühlmittelstroms oder Abgasstroms des Antriebsaggregats führende Leitung wärmetauscherartig durch einen Bereich der Wasser-Speichervorrichtung hindurchgeführt ist. - Wasser-Speichervorrichtung nach
Anspruch 1 oder2 , wobei zusätzlich eine elektrische Heizvorrichtung in einem Bereich der Wasser-Speichervorrichtung vorgesehen ist. - Wasser-Speichervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei von einem ersten Bereich der Wasserspeichervorrichtung, in welchem ein Wärmetausch mit dem Abwärmestrom des Antriebsaggregats erfolgen kann, in Vertikalrichtung oben liegend eine Abfuhrleitung für Wasserdampf abzweigt und einem zweiten Bereich für eine Ansammlung von destilliertem Wasser vorgesehenen zweiten Bereich mündet.
- Wasser-Speichervorrichtung nach
Anspruch 4 , wobei die Abfuhrleitung zumindest bereichsweise zum zweiten Bereich hin abfallend (in Vertikalrichtung betrachtet) geführt ist und/oder einen Wärmetausch-Abschnitt für Wärmeabgabe an ein anderes Medium aufweist.
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